Teknologi prototipe menyusut AI untuk menghadirkan fungsionalitas seperti otak dalam satu perangkat yang kuat - ScienceDaily
Top News

Metode baru untuk menyempurnakan ‘twistronics’ – ScienceDaily


Sekelompok peneliti internasional di The University of Manchester telah mengungkapkan metode baru yang dapat menyesuaikan sudut – “twist” – antara lapisan setipis atom yang membentuk nanodevices eksotis buatan manusia yang disebut heterostruktur van der Waals – dan membantu mempercepat elektronik generasi berikutnya.

Teknik baru ini dapat mencapai rotasi dinamis in situ dan manipulasi material 2D yang berlapis di atas satu sama lain untuk membentuk heterostruktur van der Waals – perangkat berskala nano yang memiliki sifat yang tidak biasa dan fenomena baru yang menarik, jelas ketua tim Profesor Mishchenko.

Penyetelan sudut puntiran mengontrol topologi dan interaksi elektron dalam materi 2D – dan proses semacam itu, yang disebut sebagai ‘twistronics’, adalah topik penelitian yang sedang naik daun dalam fisika dalam beberapa tahun terakhir. Studi baru yang dipimpin Manchester akan dipublikasikan di Kemajuan Sains hari ini (Jumat, 4 Desember).

“Teknik kami memungkinkan heterostruktur van der Waals terpelintir dengan properti optik, mekanis, dan elektronik yang dapat disetel secara dinamis.” jelas Yaping Yang, penulis utama karya ini.

Yaping Yang menambahkan: “Teknik ini, misalnya, dapat digunakan dalam manipulasi robotik otonom dari kristal dua dimensi untuk membangun superlattices van der Waals, yang akan memungkinkan pemosisian, rotasi, dan manipulasi material 2D yang akurat untuk membuat material dengan sudut putar yang diinginkan , untuk menyempurnakan properti elektronik dan kuantum material van der Waals. “

Lapisan kristal 2D yang berputar satu sama lain menghasilkan pembentukan pola moiré, di mana kisi kristal 2D induk membentuk superlattice. Superlattice ini dapat sepenuhnya mengubah perilaku elektron dalam sistem, yang mengarah ke pengamatan banyak fenomena baru, termasuk korelasi elektron yang kuat, efek Hall kuantum fraktal, dan superkonduktivitas.

Tim mendemonstrasikan teknik ini dengan berhasil membuat struktur heterostruktur di mana graphene sejajar sempurna dengan lapisan enkapsulasi atas dan bawah boron nitrida heksagonal – dijuluki “graphene putih” – menciptakan superlattices ganda moiré di dua antarmuka.

Seperti yang dipublikasikan di Kemajuan Sains, teknik ini dimediasi oleh patch penahan polimer pada kristal 2D target dan manipulator gel polimer, yang dapat mengontrol rotasi dan pemosisian material 2D secara tepat dan dinamis.

“Teknik kami berpotensi membawa twistronics ke dalam sistem pengukuran kriogenik, misalnya dengan menggunakan mikromanipulator atau alat mikro-elektro-mekanis,” tambah Artem Mishchenko.

Para peneliti menggunakan slide kaca dengan tetesan polydimethylsiloxane (PDMS) sebagai manipulator, yang disembuhkan dan secara alami dibentuk menjadi geometri belahan bumi. Sementara itu, mereka dengan sengaja menyimpan patch epitaxial polymethyl methacrylate (PMMA) di atas kristal 2D target melalui litografi berkas elektron standar.

Langkah-langkah untuk memanipulasi serpihan target dalam heterostruktur mudah diikuti. Dengan menurunkan pegangan gel polimer, belahan PDMS bersentuhan dengan patch PMMA. Ketika mereka saling bersentuhan, seseorang dapat dengan mudah memindahkan atau memutar kristal 2D target pada permukaan serpihan bawah. Gerakan halus serpihan 2D didasarkan pada superlubricity antara dua struktur kristal.

Superlubricity adalah fenomena di mana gesekan antara permukaan datar atom menghilang tergantung pada kondisi tertentu.

Teknik manipulasi memungkinkan penyetelan terus menerus dari sudut twist antara lapisan bahkan setelah perakitan heterostruktur. Seseorang dapat mendesain patch PMMA epitaxial menjadi bentuk yang berubah-ubah sesuai permintaan, biasanya menggunakan geometri yang sesuai dengan serpihan target. Teknik manipulasi mudah dilakukan dan dapat direproduksi karena patch PMMA dapat dengan mudah dicuci dengan aseton dan dipola ulang dengan litografi.

Biasanya, untuk belahan bumi PDMS yang dibuat dengan hati-hati, bidang kontak antara belahan bumi dan kristal 2D bergantung pada jari-jari belahan bumi dan sangat sensitif terhadap gaya kontak, sehingga sulit untuk mengontrol gerakan kristal 2D target dengan tepat.

“Patch PMMA epitaxial memainkan peran penting dalam teknik manipulasi. Trik kami terletak pada bahwa area kontak manipulator gel polimer dibatasi secara tepat pada bentuk berpola dari lapisan polimer epitaxial. Ini adalah kunci untuk mewujudkan kontrol yang tepat dari manipulasi, memungkinkan kekuatan pengendali yang jauh lebih besar untuk diterapkan. ” kata Jidong Li, salah satu rekan penulis.

Dibandingkan dengan teknik manipulasi material 2D lainnya, seperti menggunakan tip atomic force microscope (AFM) untuk mendorong kristal dengan geometri fabrikasi khusus, teknik twistronics in situ tidak merusak dan dapat memanipulasi serpihan terlepas dari ketebalannya, sedangkan AFM tip bekerja lebih baik hanya untuk serpihan tebal dan mungkin menghancurkan yang tipis.

Penyelarasan graphene dan hexagonal boron nitride yang sempurna menunjukkan potensi teknik dalam aplikasi twistronics.

Menggunakan teknik in-situ, para peneliti berhasil memutar lapisan 2D dalam struktur heterostruktur boron nitrida / graphene / boron nitrida untuk mewujudkan keselarasan yang sempurna antara semua lapisan. Hasilnya menunjukkan pembentukan superlattice moiré ganda pada dua antarmuka heterostruktur. Selain itu, peneliti mengamati tanda tangan moireacute orde dua (komposit); pola yang dihasilkan oleh double moireacute; superlattices.

Heterostruktur dengan graphene dan boron nitride yang selaras sempurna ini menunjukkan potensi teknik manipulasi dalam twistronics.

“Teknik ini dapat dengan mudah digeneralisasikan ke sistem material 2D lainnya dan memungkinkan manipulasi reversibel dalam sistem 2D apa pun yang jauh dari rezim yang sepadan,” kata Yaping Yang, yang melakukan pekerjaan eksperimental.

Profesor Mishchenko menambahkan: “Kami yakin teknik kami akan membuka strategi baru dalam rekayasa perangkat dan menemukan aplikasinya dalam penelitian quasicrystals 2D, pita datar sudut ajaib, dan sistem nontrivial topologi lainnya.”

Dipersembahkan Oleh : Lapak Judi

Baca Juga : Slot Online